高爐灰中未燃煤粉含量檢測方法研究

馬利科，董少南，賈麗春

（本鋼技術(shù)研究院，遼寧 本溪 117021）

在高爐煉鐵過程中，礦石、焦炭、熔劑中的微細粉塵會被高爐煤氣帶出爐外，再通過爐外的煤氣除塵凈化系統(tǒng)捕捉除去，其中含有大量以煤粉和焦炭形態(tài)存在的碳。隨著降低高爐冶煉成本的訴求愈發(fā)強烈，大噴煤技術(shù)已成為降低焦比的有效手段之一，但是隨著噴煤量的增加，未燃煤粉在高爐煤氣中的含量也越來越高［1-5］，不僅惡化高爐透氣性，而且降低焦比的效果變差，造成經(jīng)濟上的不合理。因此，準確檢測高爐灰中未燃煤粉含量具有重要意義［6-8］。

傳統(tǒng)的高爐灰中未燃煤粉檢測方法是先采用鑲嵌制樣法，再利用顯微鏡進行簡單的面積對比分析，但在對鑲嵌樣表面拋光時，易造成小顆粒的煤粉被拋掉，導致檢測數(shù)據(jù)不準確，無法進行對比校正分析，最終只能通過大量礦相分析來保證檢驗結(jié)果的準確性。因此，找到一種準確、高效的高爐灰中未燃煤粉檢測方法非常必要。本文利用礦相分析和化學成分分析相結(jié)合的新型檢測方法，進行了高爐灰中未燃煤粉的檢測實驗探討。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

實驗儀器包括制樣用C50制樣研磨機，觀察礦相用Axioskop40蔡司礦相顯微鏡，制樣用的載玻片與蓋玻片，以及力克碳硫444分析儀。

1.2 實驗方法

首先，對高爐灰及煉鐵原料進行化學成分分析，為后續(xù)驗證做準備。其次，利用制樣機將高爐灰研磨至0.147 mm以下的均勻粉料，應(yīng)用載玻片與蓋玻片制成光學式樣，形成5 mm×5 mm的檢驗區(qū)。該方法可有效避免傳統(tǒng)鑲嵌樣拋光過程中帶來的誤差，而且得到的組分粒徑分布均勻，各組分的體積比可近似面積比，進而計算得到各組分質(zhì)量百分比。實驗假設(shè)高爐灰由燒結(jié)礦或其他含鐵料（S）、煤粉（M）、焦炭（J）和其他組分（Q）組成，即VS%+VM%+VJ%+VQ%=100%。最后，通過煉鐵原料化學成分對礦相分析進行驗證。

根據(jù)各組分密度（CS，CM，CJ，CQ）和體積比計算出各組分質(zhì)量百分比（ZS：ZM：ZJ：ZQ），其中根據(jù)化學成分分析所得到的燒結(jié)礦含鐵量（STFe），高爐灰含鐵量（HTFe）、含碳量（HC），煤粉含碳量（MC）和焦炭含碳量（JC），進行碳、鐵平衡計算。

若碳、鐵都平衡，則測試準確，否則重新檢測。進而得到簡易的高爐灰中煤粉含量計算式：

2 檢測結(jié)果

在正交偏光鏡下燒結(jié)礦呈紅色，煤粉顏色發(fā)黑且較焦炭深；從微觀結(jié)構(gòu)上看，燒結(jié)礦呈斑塊狀結(jié)構(gòu)，焦炭中含有規(guī)則微孔，而煤粉中幾乎沒有。正交偏光鏡下高爐灰中燒結(jié)礦、煤粉、焦炭視圖見圖1。

對煉鐵原料進行化學成分分析得出，煤粉中含碳量為80.5%，焦炭中含碳量為81.5%，燒結(jié)礦中含鐵量為55.5%。高爐灰中各組分密度為：煤粉［9］0.6～0.7 kg/m3， 焦 炭［10］0.45～0.55 kg/m3， 燒 結(jié) 礦［10］1.5～1.6 kg/m3，其他組分1.1～1.3 kg/m3。取4種高爐灰樣進行測定，用測得的面積比代替體積比進行質(zhì)量比檢測，結(jié)果見表1。

圖1 正交偏光鏡下高爐灰中燒結(jié)礦、煤粉、焦炭視圖Fig.1 Schematic Diagram of Sintering,Pulverized Coal and Coke under Orthogonal Polarizer

表1 高爐灰礦相分析檢測結(jié)果Table 1 Test Results of BF Ash Mineral Phase Analysis %

3 分析討論

用鐵碳平衡進行校正計算，礦相分析和化學成分分析結(jié)果見表2。

表2 高爐灰礦相分析和化學成分分析結(jié)果Table 2 Results of BF Ash Mineral Phase and Chemical Composition Analysis %

統(tǒng)計學規(guī)定4次檢測允許標準差值為＜1.08；8次檢測允許標準偏差值為＜1.03。由表1、表2可知，礦相分析所得各物相組成與燒結(jié)礦、焦炭、煤粉成分分析得到的含碳量、鐵量相近，標準偏差小于統(tǒng)計學規(guī)定，說明新型檢測方法適合用于快速檢測高爐灰中未燃煤粉含量。

4 結(jié)論

（1）利用礦相分析和化學成分分析相結(jié)合的新檢測方法能方便快捷地檢測出高爐灰中未燃煤粉存在的量。

（2）對高爐灰進行整粒處理，制備0.147 mm以下的粉料，為用面積比代替體積比提供準確檢測條件。

（3）選擇載玻片制樣可有效避免鑲嵌樣拋光時造成的誤差，而且制樣效率更高、成本更低。